Stirling injan - egwyddor gweithio. Mae'r tymheredd isel Stirling injan (llun)

Stirling injan, yr egwyddor o sydd yn ansoddol wahanol i'r arferol ar gyfer pob un o'r peiriant tanio mewnol, unwaith oedd yr olaf i gystadlu. Fodd bynnag, ar ryw adeg wedi anghofio am y peth. Gan modur yn cael ei ddefnyddio heddiw, beth yw yr egwyddor ei weithrediad (yn yr erthygl hefyd i'w gweld y modur lluniadau Stirling sy'n dangos ei waith), a beth yw'r rhagolygon ar gyfer defnydd yn y dyfodol, gweler isod.

stori

Yn 1816, Robert Stirling yn yr Alban yn patent peiriant gwres, a enwyd er anrhydedd heddiw ei dyfeisiwr. Mae'r peiriannau aer poeth cyntaf eu dyfeisio o'i flaen. Ond ychwanegodd Stirling at y lanach ddyfais a oedd yn galw yn y llenyddiaeth technegol yn ddull adfywio neu gyfnewidydd gwres. Diolch iddo, mwy o berfformiad injan tra bydd yn dal yr uned yn y gwres.

Engine cydnabod injan stêm mwyaf gwydn sydd ar gael ar y pryd, gan ei fod byth yn ffrwydro. Ger ei fron ef, moduron eraill problem o'r fath yn digwydd yn aml. Er gwaethaf llwyddiant cynnar, ar ddechrau'r ugeinfed ganrif, gan dirywio ei ddatblygiad, gan ei fod wedi dod yn llai cost-effeithiol mewn cymhariaeth â'r yna eraill sy'n datblygu peiriannau tanio mewnol a moduron trydan. Fodd bynnag, mae Stirling yn dal i ddefnyddio mewn rhai diwydiannau.

injan tanio Allanol

Mae'r egwyddor o weithredu o holl beiriannau gwres yw bod y lluoedd mecanyddol mawr na gyda cywasgu oer yn y wladwriaeth ehangach ar gyfer y nwy sydd ei angen. Er mwyn dangos y gall y profiad hwn yn cael ei wneud gyda dau potiau llenwi â dŵr poeth ac oer, yn ogystal â potel. Mae'r olaf yn cael ei drochi mewn dŵr oer, tiwb plwg, ac yna trosglwyddo i boeth. Pan fydd y nwy yn y botel yn dechrau i berfformio gwaith mecanyddol a ejects y plwg. injan tanio allanol cyntaf yn seiliedig ar y broses yn gyfan gwbl. Fodd bynnag, sylweddolodd yn ddiweddarach y dyfeisiwr y gall y gwres yn cael ei ddefnyddio ar gyfer gwresogi. Felly, mae perfformiad wedi cynyddu'n sylweddol. Ond hyd yn oed nid oedd hyn yn helpu'r peiriant i ddod yn gyffredin.

Yn ddiweddarach Erickson, peiriannydd o Sweden, dylunio gwell cynnig oeri a nwy cynhesu ar wasgedd cyson yn hytrach na chyfaint. O ganlyniad, dechreuodd llawer o gopïau i gael eu defnyddio ar gyfer gwaith yn y pyllau glo, ar longau ac yn argraffu. Ond ar gyfer y criwiau, eu bod yn rhy drwm.

Peiriannau Hylosgi Allanol o Philips

Mae'r moduron yn y mathau canlynol:

• stêm;
• y tyrbin ager;
• Stirling.

Nid oedd y math olaf yn datblygu oherwydd y dibynadwyedd isel ac nid yw'r lleill yn y cyfraddau uchaf o gymharu â mathau eraill o unedau yn ymddangos. Fodd bynnag, yn 1938, Philips wedi ailddechrau gweithio. Peiriannau wedi dod i arfer i yrru generaduron mewn ardaloedd neelektrofitsirovannyh. Yn 1945, peirianwyr y cwmni wedi dod o hyd iddyn nhw fel arall yn defnyddio: os bydd y siafft i sgil modur trydan, y oeri y pen silindr yn dod i minws 190 gradd Celsius. Yna penderfynwyd i gael ei ddefnyddio mewn systemau rheweiddio gwell peiriant Stirling.

egwyddor o weithredu

Mae'r camau gweithredu y modur yw gweithredu ar y cylchoedd thermodynamic, lle digwydd ar wahanol cywasgu tymheredd ac ehangu. Felly, mae'r rheoliadau llif hylif sy'n gweithio yn cael ei gwireddu drwy amrywio cyfaint (neu bwysau - yn dibynnu ar y model). Mae hyn yn egwyddor y rhan fwyaf o'r peiriannau hyn, a all gael gwahanol swyddogaethau a chynlluniau dylunio. Gall peiriannau fod yn cilyddol neu cylchdro. Peiriannau gyda'u unedau yn gweithredu fel pympiau gwres, oeryddion, generaduron pwysau ac yn y blaen.

Yn ogystal, mae peiriannau agored gylch, os yw rheoliad llif yn cael ei wireddu drwy'r falfiau. Eu bod yn cael eu galw peiriannau Erickson, ar wahân i'r enw cyffredin enw'r Stirling. Mae'r gwaith defnyddiol ICE yn cael ei wneud ar ôl cyn-gywasgu'r pigiad aer a thanwydd, gwresogi bod y cymysgedd yn gymysg gyda hylosgi ac ehangu.

Mae'r egwyddor gweithio peiriant Stirling yr un fath: ar dymheredd isel yn cael ei gywasgu, ac ar uchel - ehangu. Fodd bynnag, mae gwresogi gwahanol yn cael ei wneud: y gwres yn cael ei gyflenwi o'r tu allan drwy fur silindr. Felly, a elwir ei fod yn cael peiriant tanio allanol. Defnyddir Stirling y newid tymheredd cyfnodol gyda'r piston dadleoli. nwy olaf yn symud o un siambr silindr i un arall. Ar y naill law, yn gyson tymheredd isel, ac ar y llaw arall - uchel. Wrth symud y piston i fyny yn symud nwy o'r poeth i'r ceudod oer ac i lawr - yn ôl i mewn i'r boeth. nwy cyntaf yn rhoi yr oergell llawer o wres, ac yna o'r gwresogydd yn derbyn gymaint ag iddo roi. Rhwng y gwresogydd a'r ddull adfywio oergell lleoli - ceudod llenwi â deunydd sy'n nwy yn rhyddhau gwres. Yn yr adfywio ac llif cefn yn dychwelyd iddo.

system Danwydd yn gysylltiedig â piston gywasgu'r nwy yn yr oerfel ac yn caniatáu i ehangu yn y gwres. Drwy cywasgu ar dymheredd is y gwaith defnyddiol. Mae'r system gyfan yn rhedeg pedwar cylchoedd gyda cynnig ysbeidiol. mecanwaith crank felly yn sicrhau parhad. Felly, nid yw ffiniau miniog rhwng y cyfnodau y cylch yn yr arsylwyd arnynt, ac nid effeithlonrwydd injan Stirling yn gostwng.

O ystyried yr uchod, mae'r casgliad yw bod y peiriant yn beiriant piston gyda chyflenwad gwres allanol, yr hwn nad yw'r hylif yn gweithio yn gadael y man caeedig ac nid yn cael ei ddisodli. lluniadau peiriant Stirling yn dangos yn dda y ddyfais a'i egwyddor gweithredu.

fanylion y gwaith

Sun, trydan, ynni niwclear neu unrhyw ffynhonnell wres arall all gyflenwi egni i mewn i'r peiriant Stirling. Mae'r egwyddor o weithrediad ei gorff yn y defnydd o heliwm, hydrogen, neu aer. Mae cylch thermol Perffaith yr effeithlonrwydd mwyaf posibl o 30-40 y cant. Ond gyda adfywio ac effeithiol gall weithio a gyda effeithlonrwydd uwch. Adfywio, gwresogi ac oeri gwres cyfnewidwyr darparu hadeiladu, heb olew gweithio. Dylid nodi fod angen i'r iro peiriant ychydig iawn. Mae'r pwysau cyfartalog yn y silindr fel arfer o 10 i 20 ACM. Felly, mae angen system selio ardderchog a'r posibilrwydd o olew mynd i mewn i'r siambr gwaith.

nodweddion cymharol

Mae'r rhan fwyaf o weithwyr heddiw peiriannau o'r math hwn gan ddefnyddio tanwydd hylif. Felly pwysau parhaus a reolir yn hawdd, gan leihau allyriadau. Mae absenoldeb falfiau yn darparu gweithrediad tawel. Mae pŵer peiriant tebyg màs gyda turbocharging, mae'r pŵer penodol a geir yn yr allbwn yn hafal i mynegai yr uned diesel. Mae cyflymder a torque yn annibynnol ar ei gilydd.

Mae'r gost o gynhyrchu injan yn llawer uwch na'r peiriant tanio mewnol. Ond mae'n troi allan y gyfradd cefn yn y gwaith.

manteision

Mae llawer o fanteision unrhyw fodel o'r peiriant Stirling:

• Gall effeithlonrwydd ar ddyluniad modern fod hyd at saith deg y cant.
• Yn y peiriant yn cael system danio uchel, camsiafft a'r falfiau. Nid oes angen iddo gael ei haddasu yn ystod y cyfnod cyfan o weithredu.
• Nid oes gan Stirling y ffrwydrad yn y peiriant tanio mewnol, sydd yn llwyth trwm ar y crankshaft, Bearings a gwiail cysylltu.
• Gan nad ydynt yn cael yr effaith honno, gan ddweud bod "y peiriant stopio."
• Gall Diolch i ei symlrwydd y ddyfais yn cael ei weithredu am amser hir.
• Gall fod yn rhedeg ar bren, a niwclear ac unrhyw fath arall o danwydd.
• Hylosgiad yn digwydd y tu allan i'r modur.

diffygion

• Prif anfantais y dyluniad yn ei defnydd o ddeunyddiau.
• Mae'r hylif yn gweithio i gael eu hoeri, oherwydd yr hyn y dimensiynau yn cael eu cynyddu'n sylweddol.
• Ar gyfer ICE gyda nodweddion cyfartal angen defnyddio gwasgedd uchel.
• Drwy weithio ar y gwres y corff yn cael ei gyflenwi drwy wal y cyfnewidydd gwres, lle mae'r dargludedd thermol cyfyngedig.
• I newid y pŵer injan, newid lefel sain y tanc byffer, y pwysau cyfartalog yr hylif yn gweithio, yr ongl rhwng y cam disodlwr a piston.

cais

Ar hyn o bryd, y generadur injan Stirling a ddefnyddir mewn llawer o feysydd. Mae'n ffynhonnell amlbwrpas o ynni trydanol mewn oergelloedd, pympiau, llongau tanfor a phlanhigion ynni solar. Mae'n drwy ddefnyddio gwahanol fathau o danwydd mae posibilrwydd o'i defnydd eang.

ailenedigaeth

Mae'r rhain yn peiriannau eto dechreuodd i dyfu diolch i Philips. Yng nghanol yr ugeinfed ganrif mae wedi llofnodi cytundeb General Motors. Arweiniodd y gwaith o ddatblygu Stirling i'w defnyddio yn y gofod a dyfeisiau o dan y dŵr, llongau a cheir. Ar ôl iddyn nhw gwmni arall o Sweden, Stirling Unedig, daeth yn cymryd rhan yn eu datblygiad, gan gynnwys y defnydd posibl mewn ceir teithwyr.

Heddiw llinol Stirling peiriant yn cael ei ddefnyddio ar osodiadau tanfor, cosmig a dyfeisiau solar. O ddiddordeb mawr iddo yn cael ei achosi o ganlyniad i berthnasedd y materion dirywiad amgylcheddol, yn ogystal â rheoli sŵn. Yng Nghanada a'r Unol Daleithiau, yr Almaen a Ffrainc, a Siapan yn mynd ati i geisio datblygu a gwella ei ddefnydd.

y dyfodol

manteision amlwg sydd â piston a pheiriant rotari o'r Stirling cynnwys mewn bywyd gwasanaeth hir, defnydd o wahanol danwyddau, swn isel a gwenwyndra isel, yn ei gwneud yn injan tanio mewnol addawol iawn ar gyfer y cefndir. Fodd bynnag, o ystyried y ffaith bod y peiriant tanio mewnol bob amser i wella, ni ellir ei diswyddo yn hawdd. Beth bynnag, mae hyn yn y peiriant heddiw mewn lle blaenllaw, ac yn mynd â nhw yn y dyfodol agos nad yw'n bwriadu.